NÁVRH ROBOTICKÉHO PRACOVIŠTĚ PRO MAZÁNÍ KOMPONENT

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV VÝROBNÍCH STROJŮ, SYSTÉMŮ A ROBOTIKY FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF PRODUCTION MACHINES, SYSTEMS AND ROBOTICS NÁVRH ROBOTICKÉHO PRACOVIŠTĚ PRO MAZÁNÍ KOMPONENT DESIGN OF A ROBOTIC CELL FOR LUBRICATION APPLICATION MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. ROSTISLAV DLOUHÝ Ing. ALEŠ POCHYLÝ BRNO 2012

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky Akademický rok: 2011/2012 ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): Bc. Rostislav Dlouhý který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu obor: Výrobní stroje, systémy a roboty (2301T041) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma diplomové práce: v anglickém jazyce: Návrh robotického pracoviště pro mazání komponent Design of a Robotic Cell for Lubrication Application Stručná charakteristika problematiky úkolu: Cílem práce je návrh obecné koncepce pracoviště, resp. rozmístění dílčích systémů (návrh layoutu) s ohledem na danou technologii mazání komponent. Dílčím cílem je pak podrobnější řešení a návrh robotické části pracoviště - výběr robotu, umístění robotu v buňce a návrh koncového efektoru pro manipulaci s objekty. Cílem je dále řešení dalších dílčích systémů v rámci pracoviště (otočné stoly apod.). Nedílnou součástí je rovněž řešení bezpečnosti pracoviště z pohledu aktuálně platné legislativy a bezpečnostních norem. Součástí práce je i ekonomické zhodnocení navrhované koncepce řešení. Cíle diplomové práce: 1. Návrh koncepce pracoviště pro mazání daných komponent. 2. Výběr robotu a dalších prvků a jejich umístění v rámci pracoviště včetně návrhu koncového efektoru pro manipulaci s danými objekty. 3. Řešení dalších dílčích systémů v rámci pracoviště (otočné stoly apod.). 4. Návrh koncepce řešení bezpečnosti celého pracoviště a výběr vhodných bezpečnostních systémů. 5. Ekonomické zhodnocení navrženého řešení.

Seznam odborné literatury: 1. SICILIANO, B. KHATIB, O. Springer Handbook of Robotics. Springer-Verlag New York, Inc., 2008. 1611 s. ISBN 978-3-540-23957-4 2. PIRES, J. N. Industrial Robots Programming: Building Applications for the Factories of the Future. Springer, 2008. 282 s. ISBN 978-0-387-23325-3 3. NOF, S. Y. Springer Handbook of Automation. Springer, 2009. 1812 s. ISBN 978-3-540-78830-0 4. MONKMAN, G. J., HESSE, S., STEINMANN, R. SCHUNK, H. Robot Grippers. Wiley-VCH Verlag, 2007. 463 s. ISBN 978-3527406197 Vedoucí diplomové práce: Ing. Aleš Pochylý Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2011/2012. V Brně, dne 8.11.2011 L.S. doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D. Ředitel ústavu prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

Ústav výrobních stroj, systém a robotiky Abstrakt Tato práce se zabývá návrhem robotického pracovišt pro konkrétní aplikaci, kterou je mazání komponent. Je zde navrženo kompletní robotické pracovišt vetn vstupních a výstupních zaízení. Jeho jednotlivé prvky jsou dále popsány. Zadání vychází z poteb prmyslu a navržené pracovišt nahrazuje manualní práci. Pvodní technologie je nahrazena automatickým ešením. Celé pracovišt je ešeno s ohledem na bezpenost. Jsou zde použity mechanické i elektronické bezpenostní prvky. V práci je zahrnuto ekonomické zhodnocení celého pracovišt vetn odhadu návratnosti investice. Klíová slova robot, robotické pracovišt, koncový efektor, mazání komponent, nanášení maziva Abstract This thesis deals with a robotic workstation for the specific application which is lubrication of components. There is designed a complete robotic cell including input and output devices. Its particular features are described. The task is based on the industry requirements and the projected workplace is replaced by manual labor. The original technology is replaced by an automatic solution. The whole workstation is designed with security in mind. They are used mechanical and electronic security features. The thesis contains economic evaluation of the workplace, including estimated payback period. Keywords robot, robotic cell, end effector, lubrication of components, greasing of lubricant Bibliografická citace DLOUHÝ, R. Návrh robotického pracovišt pro mazání komponent. Brno: Vysoké uení technické v Brn, Fakulta strojního inženýrství, 2012. 48 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Aleš Pochylý.

estné prohlášení Ústav výrobních stroj, systém a robotiky Prohlašuji, že jsem diplomovou práci Návrh robotického pracovišt pro mazání komponent vypracoval samostatn pod vedením Ing. Aleše Pochylého a uvedl v seznamu literatury všechny použité literární a odborné zdroje. V Brn dne 22. kvtna 2012 vlastnoruní podpis autora

Ústav výrobních stroj, systém a robotiky Podkování Dkuji tímto firm SKM Litomyšl, pedevším Ing. Lukáši Kubíkovi, za vytvoení zadání diplomové práce a za rady bhem návrhu stroje. Dále také dkuji dílenským pracovníkm, se kterými jsem konzultoval vyrobitelnost a funknost strojních souástí. Dále dkuji Ing. Aleši Pochylému za cenné pipomínky a rady bhem vedení mé diplomové práce. V neposlední ad bych chtl podkovat své rodin a pátelm za podporu bhem studia a tvorby diplomové práce.

Str. 1 Obsah 1 Úvod... 3 1.1 Cíle diplomové práce... 3 1.2 Barevné rozlišení navrhovaných součástí... 3 2 Popis problému... 4 2.1 Použití... 4 2.2 Tvary a varianty krytek... 4 2.3 Mazání a mazací body... 4 2.4 Stávající situace... 5 2.5 Požadavky zákazníka na pracoviště... 5 3 Návrh koncepce pracoviště... 6 3.1 Možnosti uspořádání pracoviště... 6 3.1.1 Pracoviště s ručním ustavením krytky do šablony... 7 3.1.2 Pracoviště s ustavením krytky pomocí pevné šablony... 8 3.1.3 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech... 8 3.1.4 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech a paletizací manipulátorem... 9 3.1.5 Pracoviště s ustavením krytky na přísavkové desce... 10 3.1.6 Pracoviště s pevným mazacím ventilem... 10 3.1.7 Pracoviště se zajištěním krytky pomocí přilnavého pásu... 11 3.2 Výběr vhodné varianty... 12 3.2.1 Rozšířené zadání pro zvolenou koncepci... 12 4 Konstrukce robotického pracoviště... 13 4.1 Popis pracoviště... 13 4.2 Činnost pracoviště... 13 4.3 Obsluha stroje... 13 5 Konstrukční celky pracoviště... 14 5.1 Nosný rám... 14 5.2 Vibrační zásobník... 15 5.2.1 Kruhové vibrační dopravníky... 15 5.2.2 Předzásobník... 16 5.3 Pásový dopravník... 17 5.3.1 Dopravníkový pás... 17 5.3.2 Pohon... 18 5.3.3 Senzory... 18 5.4 Kamera... 19 5.4.1 Objektiv... 19

Str. 2 5.4.2 Osvětlení... 20 5.5 Koncový efektor... 21 5.5.1 Přísavky... 21 5.5.2 Ejektor... 22 5.6 Robot... 23 5.7 Mazací soustava... 25 5.7.1 Mazivo... 25 5.7.2 Technologie mazání... 26 5.7.3 Dopravní sudové čerpadlo... 27 5.7.4 Regulátor tlaku a objemový čítač... 27 5.7.5 Dávkovací ventil... 28 5.7.6 Kanyla... 28 5.7.7 Provedení mazání na stroji... 29 5.8 Výměna přepravek... 30 5.8.1 Přepravka... 30 5.8.2 Vstupní a výstupní dopravník... 31 5.8.3 Přesouvač... 32 5.9 Manipulátor prokladů... 34 5.9.1 Proklad... 34 5.9.2 Podtlakové prvky... 35 5.9.3 Pneumatické válce... 36 5.9.4 Doplnění prokladů do zásobníku... 37 5.10 Krytování... 38 5.11 Řídicí systém robotické buňky... 39 6 Bezpečnost pracoviště... 40 7 Ekonomické zhodnocení... 41 7.1 Výrobní čas stroje... 41 7.2 Náklady na pracoviště... 42 7.3 Návratnost investice... 43 8 Závěr... 44 9 Seznam obrázků... 45 10 Seznam tabulek,... 46 11 Použitá literatura... 47 11.1 Použité technické normy... 47 12 Seznam příloh... 48

Str. 3 1 Úvod Nasazení průmyslového robotu přináší pro firmu značné výhody, především zvýšení výrobnosti a výrobní přesnosti. V některých případech i úsporu nákladů a snížení nároků na odbornost zaměstnanců. V oblasti automobilového průmyslu jsou nároky na kvalitu a množství výroby velmi vysoké a nasazení průmyslových robotů je zde téměř nutností. Tato diplomová práce je zadána jako studie bezobslužného pracoviště pro mazání komponent. Cílová firma je dodavatelem pro automobilový průmysl (vyrábí bezpečnostní pásy) a chystá se rozšířit výrobu. Hlavním důvodem pro automatizaci výroby je zvýšení kvality, dále pak zvýšení produkce a úspora pracovních sil. Navržené robotické pracoviště by mělo nahradit stávající ruční způsob mazání. Dle přání zákazníka již bylo navrženo a vyrobeno robotické pracoviště s obsluhou. Úkolem této diplomové práce je vypracovat studii plně automatického pracoviště stejných parametrů. Obě varianty byly vypracovávány souběžně, a proto zde není řešeno rozšíření původního pracoviště na automatický provoz. 1.1 Cíle diplomové práce Cílem práce je návrh obecné koncepce pracoviště, resp. rozmístění dílčích systémů (návrh dispozice) s ohledem na danou technologii mazání komponent. Dílčím cílem je podrobnější řešení a návrh robotické části pracoviště včetně výběru robotu, jeho umístění v buňce a návrh koncového efektoru pro manipulaci s objekty. Cílem je dále řešení dalších dílčích systémů v rámci pracoviště. Nedílnou součástí je rovněž řešení bezpečnosti pracoviště z pohledu aktuálně platné legislativy a bezpečnostních norem. Součástí práce je i ekonomické zhodnocení navrhované koncepce řešení. Shrnutí cílů práce: Návrh obecné koncepce pracoviště pro mazání daných komponent. Výběr robotu a dalších prvků a jejich umístění v rámci pracoviště. Řešení dalších dílčích systémů v rámci pracoviště. Návrh koncepce řešení bezpečnosti celého pracoviště a výběr vhodných bezpečnostních systémů. Ekonomické zhodnocení navrženého řešení. 1.2 Barevné rozlišení navrhovaných součástí Pro potřeby návrhu a lepší přehlednosti 3D modelu, je zde zvoleno barevné odlišení použitých materiálů dle následujícího klíče: modrá konstrukční ocel zelená svařenec (ocel konstrukční i nerezová) světle šedá hliník tmavě šedá nerezová ocel fialová plasty a pryže žlutá nakupované díly červená závity, řezy, převzaté prvky a pomocná tělesa V některých případech jsou použity pro nakupované díly barvy podle materiálu, ze kterého jsou tyto díly vyrobeny. To slouží k lepší přehlednosti, především tam, kde je nakupovaných dílů větší množství nebo jsou tyto díly použity jako polotovary pro obrábění.

Str. 4 2 Popis problému 2.1 Použití Mazaná komponenta je součást navijáku bezpečnostního pásu pro osobní automobily. Je uchycena na boční straně navijáku a slouží jako jeho krytka. Krytka má bílou barvu a na obrázku č. 1 je jasně vidět uprostřed. V krytce jsou uložena různá pohyblivá vedení, ozubená kola, západky a osy. Aby byl zajištěn hladký chod všech mechanismů s minimálním třením a hlučností, musí být třecí plochy správně promazány. Obr. č. 1 Naviják bezpečnostního pásu. 2.2 Tvary a varianty krytek Navržený stroj musí umět zpracovávat dva druhy krytek, z nichž každá má několik verzí vstřikovací formy, jejich montážní výkresy jsou uvedeny v přílohách číslo 01 a 02. Ke každé verzi formy je i zrcadlová varianta (pravé a levé krytky). Stroj tedy musí umět zpracovat celkem čtrnáct variant výrobku. Některé z krytek jsou vyobrazeny na obrázku Obr. č. 2. Všechny krytky jsou plastové a mají podobné rozměry, je možné je uzavřít do obalu o velikosti 76 x 45 x 22 mm. Do budoucna je plánováno rozšíření stroje na více druhů krytek podobných rozměrů. 2.3 Mazání a mazací body Samotné mazání probíhá v předmontáži, kdy je na krytku v daných bodech nanášeno určené množství maziva. Při následné montáži již není třeba dále součásti mazat, pouze se zkompletuje sestava navijáku. Na krytkách je různý počet mazacích míst, podle druhu výrobku, od jednoho až po čtyři body. Na obrázku č. 2 jsou mazací místa naznačena černou tečkou. Přesné určení místa a velikosti jednotlivých dávek maziva je uvedeno ve výkresech sestavy jednotlivých krytek, přílohy číslo 01 a 02. Velikost dávky maziva je na všech místech 5 mg ± 2 mg maziva. V některých místech je potřeba dávkovat mazivo pod prostorovým úhlem. Proto je 2D koncepce nedostačující a je potřeba použít pro dávkování šestiosý robot, který se pohybuje v prostoru. Stejně tak není možné mazat více krytek najednou.

Str. 5 Obr. č. 2 Krytky a jejich mazací místa. 2.4 Stávající situace V současné době, před automatizací výroby, jsou krytky mazány ručně pomocí injekční stříkačky. Pro tuto práci je ve firmě zaměstnáno 6 pracovníků, kteří namažou přibližně 1 500 000 krytek za rok Ruční způsob mazání má několik nevýhod, nelze dostatečně přesně odměřit velikost mazací dávky. Také se může stát, že nebude dodržena pozice mazacího bodu, nebo dojde dokonce k vynechání mazací dávky. Může dojít k potřísnění mazivem na jiných místech, než je určeno. V neposlední řadě může dojít k poničení součásti během manipulace. Všechny tyto nevýhody bude navrhnuté pracoviště eliminovat, dále musí splňovat požadavky zákazníka, které jsou uvedeny dále v následující kapitole 2.5. 2.5 Požadavky zákazníka na pracoviště Třísměnný provoz, 282 pracovních dnů za rok Mazací cyklus jedné krytky, včetně založení a paletizace: 10 s Počet mazacích míst 1 4 (dle typu plastové krytky). Mazací místa jsou umístněna různě dle typu krytky. Na všechna mazací místa se přivede stejné množství maziva. Při změně výroby na jiný typ krytky musí dojít k rychlému přestavení s minimem seřizování či nastavování. Mazivo se musí dostat pouze na místa, kde je požadováno, krytka nesmí být nijak znečištěna od vazelíny. Stroj nesmí zabírat příliš místa.

Str. 6 3 Návrh koncepce pracoviště 3.1 Možnosti uspořádání pracoviště Podle zadaných požadavků byl vytvořen obecný pracovní postup, kterému odpovídá několik řešení. Tento postup popisuje čtyři základní operace, které mají být provedeny. Obecný pracovní postup: Orientace krytky Protože jsou krytky loženy volně, je nutné je před dalším zpracováním, zorientovat stejným směrem. Ustavení Orientovanou krytku je třeba ustavit tak, aby při mazání nedocházelo k jejímu posunutí. Většina navrhnutých konceptů se liší právě v tomto bodě. Mazání Do ustavené krytky je třeba umístit přesně odměřené množství maziva na požadovanou pozici. V některých případech je nutné dávkovat pod úhlem, proto tuto operaci vykonává průmyslový robot. Připadají zde v úvahu dvě koncepce, buď robot nese mazací pistoli a dávkuje mazivo do ustavené krytky, nebo robot nese krytku a najíždí nad pevně ustavený dávkovací ventil. Paletizace Namazané krytky je třeba uspořádaně uložit do přepravky pro další manipulaci. Používá se zde přepravka B2, která je znázorněná na obrázku Obr. č. 37. Pro tento účel je možné použít buď samotný robot, nebo zvláštní manipulátor. Na základě pracovního postupu bylo navrženo celkem 7 možných koncepcí uspořádání pracoviště. Dané koncepce byly posouzeny z hlediska splnění požadavků zákazníka na bezobslužný provoz, rychlost cyklu a nákladů. Optimální koncepce je dále detailně rozpracována. Navržené koncepce pracoviště: 1 Pracoviště s ručním ustavením krytky do šablony 2 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech 4 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech a paletizací manipulátorem 5 Pracoviště s ustavením krytky na přísavkové desce 6 Pracoviště s pevným mazacím ventilem 7 Pracoviště se zajištěním krytky pomocí přilnavého pásu Tyto varianty jsou dále podrobněji popsány.

Str. 7 3.1.1 Pracoviště s ručním ustavením krytky do šablony Jde o pracoviště s obsluhou, znázorněné na obrázku č. 3. Obsluha stroje zakládá krytky do šablony v matici 3 x 5. Po založení se otočí otočný stůl tak, že robot maže krytky a obsluha zakládá do druhé šablony. Koncový efektor robotu obsahuje mazací a úchopné zařízení. Krytky založené v šabloně jsou mazány koncovým efektorem robotu. Po dokončení mazání je krytka stejným robotem paletována do výstupní přepravky. Obr. č. 3 Koncept pracoviště s ručním zakládáním krytek. Jde o velice jednoduchou koncepci pracoviště s minimem dalších zařízení. Krytky jsou ukládány do lůžek šablony, tím je jejich pozice pevně dána. V šabloně jsou krytky narovnány stejně, jako jsou paletovány do výstupní přepravky. Díky tomu je možné paletovat krytky ve větších celcích, dokonce i celou matici najednou. K práci stroje je potřeba obsluhu, která zakládá krytky do šablony. Při změně výrobku je třeba šablonu vyměnit. Pro každou variantu krytky musí být vyrobeny dvě šablony a ostatní, momentálně nepoužívané, šablony musí být někde skladovány.

Str. 8 3.1.2 Pracoviště s ustavením krytky pomocí pevné šablony Tento a další koncepty označují plně automatizovaná pracoviště. Orientace krytek je pro všechny automatické koncepce shodná a je prováděna pomocí vibračního dopravníku. Pracoviště s ustavením krytky v pevné šabloně je naznačené na obrázku č. 4. Z vibračního dopravníku krytka postupuje do pevné šablony, ve které je ustavena v přesně dané poloze. Krytka, která by nevhodně dosedala do šablony, je vyřazena do zásobníku neshodných dílů, v obrázku č. 4 označeném jako NOK. Koncový efektor robotu obsahuje mazací a úchopné zařízení, stejně jako v předchozí koncepci. Krytka, která je uchycená v šabloně, je mazána koncovým efektorem robotu. Po dokončení mazání je krytka stejným robotem uchopena a paletována do výstupní přepravky. Obr. č. 4 Koncept pracoviště s ustavením krytky pomocí šablony. Výhodou této konstrukce je její jednoduchost. Pevná šablona ustaví krytku v dané pozici a natočení. Poloha krytky v šabloně je neměnná a pro všechny krytky stejná. Díky tomu může robot najíždět pokaždé na stejné souřadnice. Nevýhodou této koncepce je, že ustavení do šablony není pokaždé zaručeno, jelikož krytky vystupující z vibračního dopravníku nejsou vždy natočeny totožně. Při změně výrobku je třeba šablonu vyměnit, a tím se prodlužují přeseřizovací časy. 3.1.3 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech Koncept tohoto pracoviště je znázorněn na obrázku č. 5. Orientace krytek je prováděna pomocí vibračního dopravníku. Orientovaná krytka postupuje z vibračního dopravníku mezi uchopovací čelisti, které ji ustaví v přesně dané poloze. Krytka, kterou by se nepodařilo uchopit, je vyřazena do zásobníku neshodných dílů. Koncový efektor robotu obsahuje opět mazací a úchopné zařízení. Krytka, která je správně uchycená v čelistech, je mazána koncovým efektorem robotu. Po dokončení mazání je krytka stejným robotem paletována do výstupní přepravky. Jde o další jednoduchou konstrukci pracoviště. Krytka je ustavena v dané pozici a natočení mezi pevnou a posuvnou čelistí. V pevné čelisti je umístěn referenční bod, který slouží k orientaci robotu v prostoru. Jak je zmíněno výše, krytky na výstupu z vibračního dopravníku nejsou dokonale orientovány. Proto uchopení do čelistí nemusí být vždy přesné a správné, což je velkou nevýhodou této koncepce. Při změně výrobku je třeba čelisti vyměnit. Čelisti nezabírají tolik skladovacích prostor jako šablony, ale doba jejich výměny trvá déle.

Str. 9 Obr. č. 5 Koncept pracoviště s ustavením krytky v čelistech. 3.1.4 Pracoviště s ustavením krytky v čelistech a paletizací manipulátorem Toto řešení na, obrázku č. 6, je alternativou k předchozí koncepci z odstavce 3.1.3. Optimalizuje předchozí řešení z hlediska vyšší výrobnosti. Oproti původní koncepci jsou zde zdvojeny vibrační zásobníky a pohyblivé čelisti. Na koncovém efektoru robotu je umístěno pouze mazací zařízení, paletizace je zde prováděna manipulátorem krytek, nebo jiným robotem. Obr. č. 6 Koncept ustavení krytky v čelistech a paletizací manipulátorem. Tato koncepce zvyšuje výrobnost více než dvojnásobně. V překryvném čase mazání krytky dochází k paletizaci jiné, už namazané krytky. Tento princip lze použít i pro varianty, kde zajištění polohy je řešeno pomocí šablony, kapitola 3.1.2, nebo přísavkové desky, kapitola 3.1.5. Nevýhody původních řešení ale stále zůstávají a několikanásobně vzrůstá cena celého pracoviště. Výrobní časy by byly v tomto případě poloviční, než je požadavek zákazníka, tedy je tato koncepce zbytečně drahá a složitá.

Str. 10 3.1.5 Pracoviště s ustavením krytky na přísavkové desce Je to další koncept plně automatizovaného pracoviště, jeho půdorys je znázorněn na obrázku č. 7. Z vibračního dopravníku je krytka přesunuta na přísavkovou desku, která krytku uchytí v obecné poloze. Tato poloha je snímána průmyslovou kamerou, která dále určí pozici a natočení krytky. Neshodné krytky jsou vyřazeny do zásobníku neshodných dílů. Koncový efektor robotu obsahuje mazací a úchopné zařízení, stejně jako v předchozích řešeních. Krytka, která je uchycená přísavkovou deskou, je mazána koncovým efektorem robotu. Po dokončení mazání je krytka stejným robotem paletována do výstupní přepravky. Obr. č. 7 Koncept pracoviště s použitím přísavkové desky. Přísavková deska umožňuje uchytit krytku v libovolném úhlu natočení. Průmyslová kamera, která tento úhel snímá, může také rozlišit neshodný druh krytek. Při změně výroby není třeba nic měnit, pouze se přepne program pro mazání a rozpoznávání krytek. Hlavním problémem této koncepce je uchycení krytek č.v. 1 111 01 verze I a č.v. 1 111 02 verze II a IV, které mají na spodní straně výstupek. Tyto krytky nedosedají celou plochou na přísavkovou desku a není možné je takto upnout. 3.1.6 Pracoviště s pevným mazacím ventilem Koncept tohoto plně automatizované pracoviště je načrtnut na obrázku č. 8. Orientace krytek je opět prováděna pomocí vibračního dopravníku. Dále je krytka otočena dnem vzhůru a v této poloze projíždí po pásovém dopravníku. Pozice a natočení krytky jsou snímány průmyslovou kamerou. Neshodné krytky jsou vyřazeny do zásobníku neshodných dílů. Koncový efektor robotu obsahuje pouze úchopné zařízení. Krytka jedoucí po páse je uchycena koncovým efektorem robotu a přenesena nad mazací ventil. V této pozici najíždí robot na pozice nad jednotlivými mazanými body, ve kterých spouští mazání. Koncepce je opačná od ostatních variant, ale možnosti mazání jsou stejné. Po namazání je krytka uložena do výstupní přepravky. Tímto způsobem je možné uchytit všechny druhy krytek bez nutnosti přeseřizování. Při změně výroby není třeba nic měnit, pouze se přepne program. Průmyslová kamera dokáže kromě posunu a natočení rozlišit také neshodný druh krytek. Technologie mazání krytek a paletizace není možné oddělit a vzniká zde úzké místo výroby. Takt stroje proto závisí na součtu časů mazání a paletizace. Není ani možné manipulovat více krytkami najednou. Nicméně výrobní časy, kterých tato koncepce dosahuje, splňují požadavky zákazníka.

Str. 11 Obr. č. 8 Koncept pracoviště s pevným mazacím ventilem. 3.1.7 Pracoviště se zajištěním krytky pomocí přilnavého pásu Poslední navržený koncept plně automatizovaného pracoviště je naznačen na obrázku č. 9. Krytka vystupuje z vibračního dopravníku na pásový dopravník dnem dolů. Pozice a natočení krytky jsou snímány průmyslovou kamerou. Neshodné krytky jsou vyřazeny do zásobníku neshodných dílů. Koncový efektor robotu obsahuje pouze mazací zařízení. Robot maže přímo krytky jedoucí po páse. Pás dopravníku musí být dostatečně přilnavý, aby nemohlo dojít k posunutí krytky během operace mazání. Dále je umístěn manipulátor krytek, nebo další robot. Tento slouží pouze k paletizaci namazaných krytek. Obr. č. 9 Pracoviště se zajištěním krytky pomocí přilnavého pásu. Na přilnavém pásu je možné uchytit všechny druhy krytek v libovolném úhlu natočení. Průmyslová kamera, která tento úhel snímá, může také rozlišit neshodný druh krytek. Při změně výroby není třeba žádného přeseřizování. Tento způsob umožňuje zkrátit cyklus výroby na minimum, takt linky závisí pouze na času mazání součásti. Uchycení krytek, které mají na spodní straně výstupek, zvyšuje obtížnost celé úlohy. Kamera musí snímat 3D obraz a určit pozici a natočení ve všech třech osách souřadného systému.

Str. 12 3.2 Výběr vhodné varianty Pro zjednodušení výběru variant je sestavena tabulka č. 1, která hodnotí výhody a nevýhody jednotlivých koncepcí. Na základě prvního sloupce této tabulky lze zavrhnout variantu číslo jedna, která není plně automatická, čímž nesplňuje základní požadavky na stroj. Je zde zmíněna především proto, že dle této koncepce byl stroj již vyroben a dle něho byly specifikovány požadavky na plně automatizované pracoviště. Stejně tak je možné vyřadit variantu číslo 5, která neumožňuje upnutí všech druhů krytek, čímž opět není splněno zadání. Číslo varianty Plně automatický provoz Rychlá změna výroby Zrychlení výrobního cyklu Levnější výroba a provoz Bezproblémové upnutí každé krytky Počet souhlasných odpovědí 1 NE NE NE ANO ANO 2 2 ANO NE NE ANO NE 2 3 ANO NE NE ANO NE 2 4 ANO NE ANO NE NE 2 5 ANO ANO NE ANO NE 3 6 ANO ANO NE ANO ANO 4 7 ANO ANO ANO NE NE 3 Tab. č. 1 Výběr vhodné koncepce pracoviště. Dle uvedených kritérií je nejvhodnější varianta číslo 6, pracoviště s pevným mazacím ventilem. Podle tohoto konceptu je navrženo celé robotické pracoviště. 3.2.1 Rozšířené zadání pro zvolenou koncepci Zadané požadavky zákazníka na výrobní stroj, které jsou popsány v kapitole 2.5, stále platí a jsou dále rozšířeny o tyto body: Zařízení je řešeno jako bezobslužné s tím, že obsluha doplňuje zpracovávaný materiál a odebírá hotové uložené díly. Vstup krytek je zajištěn z předzásobníku, který je umístěn mimo půdorys tak, aby k němu byl zajištěn maximální přístup. Objem předzásobníku odpovídá objemu vstupní přepravky cca 50 l. Namazané krytky robot přenáší do připravené přepravky B2, kde je umísťuje do matice 3 x 5. Napájení mazivem je řešeno ze stávající sítě. Zakládání prokladů do přepravky je řešeno dvouosým manipulátorem. Stroj je vybaven snímačem přítomnosti prokladů. Prostor robota je zakrytován bezpečnostním pletivem, které je upevněno v konstrukčním systému Item. Skříň řízení se nachází ve spodní části pod pracovní plochou.

Str. 13 4 Konstrukce robotického pracoviště 4.1 Popis pracoviště Koncept pracoviště s pevným mazacím ventilem je popsán v kapitole 3.1.6. Celé pracoviště, znázorněné na obrázku č. 10, je možné dále rozdělit do několika konstrukčních skupin a podskupin. Tyto skupiny jsou podrobněji popsány v kapitole 5 a jsou seřazeny podle technologického postupu pracoviště. Číslování jednotlivých konstrukčních skupin odpovídá číslování dle rozpisky, příloha číslo 04, která se vztahuje k výkresu celkové sestavy robotického pracoviště pro mazání komponent, příloha číslo 03. Obr. č. 10 3D pohled na návrh pracoviště. 4.2 Činnost pracoviště Do předzásobníku jsou vysypány krytky dle požadované výroby. Vibrační zásobník krytku orientuje dnem vzhůru. Orientovaná krytka dále postupuje na pásový dopravník, kde smart kamera sejme obraz krytky a určí její pozici a natočení. Krytka je z místa snímání přesunuta pásovým dopravníkem do prostoru odebrání. Robot uchopí krytku podle úhlu jejího natočení a přejede nad pozici mazání. Podle zvoleného programu namaže krytku v určených bodech a uloží ji do přepravky B2. Po naskládání jednoho patra manipulátor vloží proklad. Po naplnění celé přepravky proběhne automatická výměna přepravek, plná přepravka je vysunuta na výstupní dopravník a ze vstupního dopravníku je odebrána prázdná přepravka. 4.3 Obsluha stroje Obsluha doplňuje díly do předzásobníku, ukládá proklady do zásobníku prokladů, zakládá prázdné přepravky, odebírá přepravky naplněné namazanými díly a odebírá vadné kusy ze zásobníku neshodných dílů. Dále obsluha řeší možné kolizní stavy vně robotické buňky, například zprůchodnění podavačů přepravek. Možné kolizní stavy uvnitř robotické buňky může řešit pouze servisní technik. Zásah obsluhy bude nutný přibližně v hodinových intervalech, což je čas zpracování jedné dávky.

Str. 14 5 Konstrukční celky pracoviště 5.1 Nosný rám Základem rámu je svařenec z uzavřených profilů TR 4HR 60 x 60 x 3 z konstrukční oceli 11 373. Tato ocel je zaručeně svařitelná s pevností 370 MPa. [14] Nosný rám, na obrázku č. 11, je řešen tak, aby v něm mohly být umístěny veškeré elektrické prvky. Jsou zde zabudovány dvě elektrické rozvaděčové skříně od firmy Rittal. V první skříni o velikosti 500 x 500 x 500 mm je umístěn řídicí systém robota, ve druhé skříni o velikosti 800 x 600 x 300 je umístěno PLC, pneumatické ventily a další elektrická a elektronická zařízení. Ve střední části je rám vyztužen vodorovnou a svislou vzpěrou. Na základové konstrukci je umístěna hliníková deska o tloušťce 15 mm na obrázku č. 11 je tato deska zprůhledněna a je možné vidět pouze její obrysy. Na této desce, přibližně uprostřed nad vzpěrami vyztužujícími rám, je umístěn robot. Na nosném rámu jsou také umístěny energetické vstupy. Je zde zařazena jednotka na úpravu vzduchu, na obrázku č. 11 je naznačena žlutě. A také hlavní vypínač, naznačen červeně, na stejném obrázku. Výkres sestavy a rozpiska nosného rámu jsou uvedeny v přílohách číslo 05 a 06. Obr. č. 11 Nosný rám.

Str. 15 5.2 Vibrační zásobník Jelikož jsou součásti volně ložené v bedně, je nutné před samotným mazáním nejprve každý kus orientovat do jednotné polohy. Pro tento účel jsou zde použity vibrační dopravníky od firmy Libor Kříž. Celá sestava vibračního zásobníku stojí mimo robotické pracoviště, sestava je na obrázku č. 12, výkres sestavy a rozpiska vibračního zásobníku jsou uvedeny v přílohách číslo 07 a 08. Základ tvoří svařovaná konstrukce, na které je hliníková deska. Na této desce je usazen kruhový vibrační dopravník. Ze strany je k rámu připevněna konzola sestavená z tvarových profilů konstrukčního systému Item, na kterých je umístěn předzásobník. Orientaci krytek vykonává kruhový vibrační dopravník. Před ním je umístěn předzásobník, který slouží k doplňování krytek do vibračního dopravníku a zvětšuje velikost zpracovávané dávky. Obr. č. 12 Sestava vibračního dopravníku [06] 5.2.1 Kruhové vibrační dopravníky Vibrační kruhový dopravník je zařízení, které slouží k přesnému podávání a orientování jednotlivých dopravovaných dílů do požadované polohy. Také se používá pro přesné dávkování drobných dílů či materiálu. Rychlost dopravy dílů či materiálu je možné plynule regulovat, okamžitě zastavit nebo spustit. [06] Základní součástí vibračního dopravníku je pohon, který je tvořen dvěma deskami, základovou a nosnou, soustavou pružných elementů a elektromagnetickým budičem. Z pohonu vystupuje centrální šroub, na němž je upevněn zásobník. Zásobník je nádoba s válcovým, kuželovým nebo stupňovitým tvarem, která obsahuje vodící drážky a orientační ústrojí. Různé tvary zásobníků jsou znázorněny na obrázku č. 13. Nádobu zásobníku je možné na centrálním šroubu natáčet o 360. Celá soustava je pružně uložena a rezonančně naladěna. [06]

Str. 16 Válcový Stupňový Kuželový Obr. č. 13 Dělení kruhových vibračních zásobníků dle tvaru nádoby [06] Volba nádoby zásobníku je komplikovaná záležitost a vyžaduje určitou praxi. Závisí především na tvaru podávaného dílu, jeho materiálu a požadované orientaci, a také na požadované zásobě dílů v nádobě. Proto byla pro návrh vibračního dopravníku zvolena externí firma. Při návrhu je také nutno respektovat orientaci výstupního členu. Dle výstupu se zásobníky vibračních dopravníků dělí na pravé a levé, jak je ukázáno na obrázku č. 14. Obr. č. 14 Dělení kruhových vibračních zásobníků dle výstupu [06] Na základě zadaných požadavků firma Libor Kříž vytvořila model dráhy včetně prvků orientace. Dále byl navrhnut tvar zásobníku a velikost vibračního dopravníku. Je zde použit model KZ 500, jehož průměr je 500 mm. Vzhledem k zástavbovému prostoru byl zvolen levý výstup zásobníku, ten je rozlišen na obrázku č. 14. Samotný zásobník je navržen jako kuželový, dle rozdělení z obrázku č. 13. Vzhledem k tvaru krytky nelze zaručit, že všechny krytky budou z dopravníku vycházet ve stejném natočení. Orientace dnem k vnější straně zaručena je, jak znázorňuje obrázek č. 15. [06] Obr. č. 15 Krytky na výstupu z vibračního dopravníku. 5.2.2 Předzásobník Předzásobník je zařízení určené k průběžnému doplňování nádoby kruhového zásobníku. Je umístěn před vibračním dopravníkem a slouží především ke zvětšení objemu dávkovaného množství. Předzásobník se skládá z lineárního vibračního dopravníku a násypky o objemu 50 l. Tomuto objemu odpovídá velikost jedné dávky. [06] Předzásobník se podstatně zvýší objem zásobníku, tím se prodlužuje doba nutná pro zásah obsluhy při doplňování dílů. Doplňování nádoby kruhového zásobníku je řízeno regulátorem řídícím provoz lineárního dopravníku na základě údajů ze senzoru zaplnění nádoby kruhového zásobníku. Vzhledem k velkému objemu dávkovaného množství nelze předzásobník vynechat, jinak by docházelo k přehlcení vibračního dopravníku. [06]

Str. 17 5.3 Pásový dopravník Pro dopravu z místa orientace do místa odebírání je použit pásový dopravník. Jelikož orientace krytky není zcela jednoznačná, je její přesná poloha a natočení určováno průmyslovou kamerou. Pásový dopravník přesouvá krytku ze vstupní části do pozice pod kamerou a dále do odebírací pozice. Další funkcí dopravníku je vyřadit neshodné, či nerozpoznané krytky do zásobníku neshodných kusů. Krytka je přesouvána od vibračního dopravníku do odebírací pozice, na obrázku č. 16 je tento pohyb zprava doleva. Během přesunu krytka projíždí snímací pozicí, ve které kamera určí její posun a natočení. Pokud kamera krytku nerozpozná, například je-li vložen jiný druh krytky, tato projede celým dopravníkem až nakonec a je vyřazena do zásobníku neshodných kusů. Sestava pásového dopravníku je vyobrazena na obrázku č. 16, výkres sestavy a rozpiska pásového dopravníku jsou uvedeny v přílohách číslo 09 a 10. Základ tvoří nosný rám, který je sestaven z konstrukčního systému Item, profil 40 x 40 E. Na tomto rámu je upevněn pásový dopravník od firmy Alutec a průmyslová kamera od firmy Sick. Spojení pásového dopravníku a rámu je řešeno pomocí přechodového kříže, který zapadá do drážek profilu Item a do připojovací drážky pásového dopravníku, tím je zajištěna jejich vzájemná kolmost. Rozměry pásového dopravníku: Průměr válců D v = 50 mm Šířka válců W v = 120 mm (pro pás šířky 100 mm) Rozteč válců R v = 350 mm Příruba motoru MVF 30/F [05] Obr. č. 16 Pásový dopravník s kamerou Sick IVC 2D. 5.3.1 Dopravníkový pás Na dopravník byl zvolen pás PVC PÁS - 2R7-8rF80 (F22-11) od firmy Gumex o šířce 100 mm. Pás je dvouvložkový, jak je naznačeno na obrázku č. 17. Tento pás je antistatický, částečně odolný vůči minerálním olejům a tukům. Je vhodný pro přepravu balených potravin, dřeva, pilin, štěpků, plastů, a jiných drobných dílů. Pás je zelené barvy, díky tomu bude dostatečně kontrastní vůči bílé krytce. To umožní lepší rozpoznávání krytky pomocí průmyslové kamery. [02] Pevnost pásu, 10 N mm -1, je vzhledem k nízkému zatížení dostatečná. Z vrchní strany je pokryt vrstvou PVC o síle 0,7 mm. Minimální průměr hnacího bubnu je 50 mm. Celková šířka pásu je 3,1 mm. [02] Délka pásu L p je vypočítána z rozměrů pásového dopravníku, popsaných výše. L p = D v π + 2 R v = 50 π + 2 350 = 857 mm (1)

Str. 18 5.3.2 Pohon Obr. č. 17 PVC PÁS - 2R7-8rF80 (F22-11) Gumex. [02] Hnací válec pásového dopravníku je uzpůsoben pro montáž s motory a převodovkami Bonfiglioli s přírubou VF 30, které jsou na obrázku č. 18. Proto je zde použita sestava elektromotoru a šnekové převodovky od firmy Bonfiglioli s označením VF 30_40 P56 BN56A4. K elektromotoru je současně dodáván i frekvenční měnič, ten bude umístěn v elektrickém rozvaděči v rámu stroje. [13] Jedná se o třífázový asynchronní elektromotor o výkonu P = 60 W a převodovku o převodovém poměru i = 40. Otáčky výstupního hřídele převodovky, n = 34 min -1 a moment na hřídeli je 10 Nm. [13] Zvolený motor je nejmenší vyráběný motor s přírubou VF 30. Pro zvolenou aplikaci je moment a výkon motoru více než dostatečný a proto zde neuvádím výpočet motoru. Z otáček hřídele lze vypočítat rychlost pásu v p. Průměr hnaného válce, D v, vychází z rozměrů pásového dopravníku uvedených dříve. v p = π D v n 60 = π 50 34 60 = 89,9 mm s -1 (2) Aby byl dodržen takt linky, který je v krajním případě 6 s, musí být krytka přesunuta po páse nejpozději za t min = 5 s. Minimální rychlost pásu, v min, je tedy počítána podílem délky pásu ku času přesunutí. v min = l = 350 = 70 mm s -1 (3) t min 5 Rychlost zvoleného pohonu je vyšší a nebude tak omezovat takt linky. Obr. č. 18 Motory s převodovkou Bonfiglioli řady VF/W. [13] 5.3.3 Senzory Na dopravníku jsou umístěny dva optické senzory. První z nich určuje přítomnost krytky pod kamerou a slouží ke spínání kamery (tzv. trigger). Druhý senzor je umístěn na konci dopravníku a značí přítomnost kytky v odebíracím místě. Signál z tohoto senzoru musí zároveň i zastavit pás, do doby, než bude krytka odebrána. Oba senzory jsou shodné, a to reflexní závory BOS 6K-PU-1QC-S75-C od firmy BALLUFF. [10] Přesnost zastavování dopravníku pomocí optické závory nemusí být dostatečná. V takovém případě bude nutné vybavit pásový dopravník inkrementálním snímačem polohy. Tento snímač by byl upevněn přes pružnou spojku přímo na přírubu válce dopravníku.

Str. 19 5.4 Kamera Pro rozpoznávání natočení a posunu krytek byla zvolena 2D smart kamera od firmy Sick, model IVC-2D, který je zobrazen na obrázku č. 19. Je to výkonná kamera pro pružné automatické operace. Je podpořena uživatelsky přívětivým softwarem pro rychlé a jednoduché naprogramování. Pracuje samostatně bez potřeby připojení k počítači. [04] Obr. č. 19 Kamera IVC-2D se světelným kruhem. [04] 5.4.1 Objektiv Je zvolen objektiv VGA o ohniskové vzdálenosti 8 mm. Velikost zorného pole, označena jako FOV (Field of view), Je úhlopříčka zorného pole, v poměru šířky ku výšce 4 : 3. Grafické znázornění velikosti zorného pole je na obrázku č. 20. Rozměr zorného pole v závislosti na pracovní vzdálenosti je naznačen grafem uvedeném v obrázku č. 21. Z tohoto grafu je odečtena výška ustavení kamery pro zvolené ohnisko a zvolenou velikost zorného pole. [04] Aby bylo možné kamerou sejmout celou šířku pásu, tj 100 mm, velikost zorného pole musí obsáhnout plochu o rozměrech nejméně 100 x 75 mm, což odpovídá úhlopříčce zorného pole FOV = 125 mm. Pro svislé uložení kamery a ohniskovou vzdáleností objektivu f = 8 mm odpovídá výška uložení 250 mm nad pásem. [04] Obr. č. 20 Geometrické znázornění velikosti zorného pole. [04] Vzhledem k tomu, že kamera bude pracovat v průmyslovém provozu a pracoviště není prachotěsně zakrytováno, bude na kameře umístěn kryt objektivu. [04]

Str. 20 Obr. č. 21 Závislost vzdálenosti objektivu na velikosti zorného pole. [04] 5.4.2 Osvětlení Aby kamera mohla správně snímat, potřebuje dostatečné osvětlení. Robotická buňka nebude osvětlená, proto je použito osvětlení zorného pole kamery v podobě světelného kruhu ICL110 od firmy Sick, které je vyobrazeno na obrázku č. 22. Tento světelný kruh je vhodný pro montáž na kameru IVC-2D a vydává vysoce intenzivní bílé světlo. Pracovní vzdálenost je v rozsahu 100 až 300 mm a osvětluje plochu o průměru až 200 mm. [04] Způsob osvětlení je pouze odhadnut, pokud by toto osvětlení nevyhovovalo, je možné osvětlit zorné pole jiným způsobem, například světelné trubice umístěné přímo u pásu. Také je vhodné celý pásový dopravník zakrytovat, aby nebyla kamera ovlivňována okolním světlem. Případně je možné použít kameru o jiném světelném spektru, například UV záření. Obr. č. 22 světelný kruh ICL110 Sick. [04]

Str. 21 5.5 Koncový efektor Koncový efektor robotu je chapadlo s přísavkami, jak je možné vidět na obrázku č. 23, výkres sestavy a rozpiska koncového efektoru jsou uvedeny v přílohách číslo 11 a 12. Přísavky musí zajistit pevné uchopení krytky a zamezit jejímu posunutí během operace mazaní. Pro dosažení maximální tuhosti je použito tříbodové uchycení. Tato soustava umožňuje lépe zachytit síly a momenty, kterými působí mazací ventil, než kdyby byla použita pouze jedna přísavka. Dále musí být efektor prodloužen tak, aby bylo možné součást ukládat do přepravky. Na efektoru je umístěn ejektor a senzor uchopení součásti. Tělo efektoru je vyrobeno z jednoho kusu hliníkové kulatiny o průměru 50 mm. V dolní části je vysoustružen hrot, který slouží k nastavení nulové pozice robotu. Na druhém konci je efektor připojen k přírubě robotu, je centrován pomocí osazení a zajištěn kolíkem. Pevné dotažení zajišťují čtyři šrouby M5 x 12 mm. Připojovací část efektoru je přiblížena na obrázku č. 23 vpravo. Délka efektoru, od příruby po konec přísavek, je 145 mm. Celková hmotnost efektoru je přibližně 0,6 kg. Obr. č. 23 Koncový efektor. 5.5.1 Přísavky Na koncovém efektoru jsou použity kruhové talířové přísavky ESS-10-SF od firmy Festo, jejichž fotografie je uvedena na obrázku č. 24. Tato přísavka má průměr 10 mm a připojuje se závitem M4 x 0,7 mm. Materiál přísavky je zvolen fluorkaučuk, který má vyšší tuhost, a to 60 Shore. Tím je minimalizována deformace přísavky během nanášení ( nastřelování ) maziva. [08] Výpočet přísavek zde není uveden, protože jsou dle mého názoru předimenzované, jelikož krytka je lehká a použitím tří přísavek je dosaženo vysoké uchopovací síly. Umístěním tří přísavek jsou eliminovány klopné momenty, které by mohly vznikat od nanášení maziva. Toto předimenzování zvyšuje tuhost uchycení, a přesnost najíždění nads mazací body. Obr. č. 24 Přísavka ESS-10-SF. [08]

Str. 22 5.5.2 Ejektor Pro vytvoření potřebného podtlaku je koncový efektor vybaven ejektorem VN-05-L-T2-PQ1-VQ1- RO1-M od firmy Festo viz obrázek č. 25. Vzhledem k zástavbovému prostoru je použita T - konstrukce ejektoru. Vzduch i vakuum jsou připojeny nástrčnou koncovkou o průměru 4 mm. [08] Obr. č. 25 Ejektor VN-05-L-T2-PQ1-VQ1-RO1. [08] K ejektoru je připojen senzor podtlaku SPTE-V1R-S4-B-2.5K, viz obrázek č. 26, který signalizuje, zda byl proklad opravdu uchopen. Senzor měří pomocí piezorezistivního čidla tlaku s rozsahem měřených hodnot od -1 do 0 bar. Výstup je analogový v rozsahu 1 5 V. Do řídicí jednotky je připojen třívodičovým kabelem. [08] Tento typ senzoru používám především pro jeho malé rozměry. Pro tuto aplikaci by byl dostatečný digitální senzor podtlaku, ten je ale mnohem větší a jeho montáž v efektoru by byla mnohem komlplikovanější. Obr. č. 26 Podtlakový senzor SPTE-V1R-S4-B-2.5K. [08]

Str. 23 5.6 Robot Pro zadanou úlohu je zvolen antropomorfní robot s šesti pohybovými osami, protože umožňuje polohování v prostorových úhlech. Z obrázku č. 27 vyplývá, že je třeba robotem obsáhnout kružnici o poloměru minimálně 555 mm. Na základě této podmínky byly vybrány roboty od tří různých výrobců. Nosnost robotu není v tomto případě určující, jelikož hmotnost efektoru nepřekročí 1 kg. Obr. č. 27 Velikost pracovního prostoru. Je možné použít například tyto roboty: ABB IRB 120. Tento robot má poloměr pracovního prostoru 580 mm. Kuka KR 5 sixx R650. Poloměr pracovního prostoru tohoto robotu je 653 mm. Stäubli TX 60. Robot s poloměrem pracovního prostoru 600 mm. Dle přání zákazníka byl zvolen robot Stäubli TX 60, vyobrazený na obrázku č. 28. Je vhodný pro montáž na zemi, na zdi i na stropě. Robot dosahuje opakovatelnosti ± 0,02 mm, jeho maximální rychlost je 8 m s -1 a hmotnost robotu činí 51 kg. [11] Robot je řízen kontrolérem CS8C o rozměrech 331 x 220 x 455. Tento kontrolér bude zabudován v rámu stroje. [11] Obr. č. 28 Robot Stäubli TX 60. [11]

Str. 24 Koncový efektor je na robotu umístěn v ose šesté osy robotu a tu prodlužuje o 145 mm. Při práci robotu je pátá osa sklopena kolmo dolů, což omezuje pracovní rozsah. Toto omezení je výrazné především během paletizace komponent. Ostatní pracovní pozice robot bez problému obsáhne. Jak je vidět na obrázku č. 29, maximální pracovní prostor robotu v rovině x-y je ve výšce druhé osy robota. Aby byl využit maximální dosah robotu, musí být druhá osa robota sklopena o 90. Jak je vidět na obrázku č. 30, je vzdálenost mezi středem výšky přepravky a druhou osou stejná jako vzdálenost konce efektoru od páté osy, ke které se vztahuje pracovní rozsah. Obr. č. 29 Pracovní oblast robotu Staubli v rovině x-z. [11] Obr. č. 30 Výškové umístění robotu, vzhledem k přepravce.

Str. 25 5.7 Mazací soustava 5.7.1 Mazivo Pro mazání krytek je použité vysoce viskózní mazivo Unisilkon GLK 112, jeho základní vlastnosti jsou uvedeny v tabulce č. 2. Toto mazivo zajišťuje hladký chod součástí při nízkých teplotách a zároveň je odolné i vůči vysokým teplotám. Je na bázi silikonového oleje a speciálního lithiového mýdla. Produkt je možné nanášet na celou řadu různých elastomerů a plastů. Vyhovuje předpisu VW TL 767 X. [12] UNISILKON GLK 112 je primárně určen pro mazání na třecích plochách v kombinacích: pryž/ kov, plast/ kov nebo plast/ plast. Používá se především pro kluzná vedení, těsnění a mazání bowdenů. V takových aplikacích UNISILKON GLK 112 snižuje tření a zabraňuje vrzavým zvukům. Na součástech vytváří ochrannou vrstvu, která chrání pryže a plasty proti atmosférickým vlivům. UNISILKON GLK 112 lze použít pro mnoho součástí, kde je vyžadováno celoživotní mazání. Mazivo se nanáší stěrkou, štětcem nebo mazací pistolí. [12] Pro aplikaci robotického mazání je mazivo nanášeno dávkovacím ventilem. Vzhledem k jeho vysoké viskozitě mazivo přilne k mazané součásti. Během další manipulace už nedochází k jeho odtečení, nebo sklepání. Díky této vysoké viskozitě je možné mazivo aplikovat i svisle vzhůru, jak je použito v tomto návrhu. [12] Souhrn vlastností maziva: Dobré vlastnosti za nízkých teplot a široký rozsah provozních teplot. Dobrá kompatibilita s elastomery a plasty. Dobré smáčení funkčních ploch. [12] Barva Bílá Hustota 0,96 g cm -3 Provozní teploty Pracovní tlak tečení Stupeň dynamické viskozity -50 až +180 C Tab. č. 2 Mechanické vlastnosti použitého maziva. [12] 1,4 bar 140 kpa Lehký až střední mazací tuk

Str. 26 5.7.2 Technologie mazání Mazivo se aplikuje na krytku v přesně daných mazacích bodech, jak je popsáno v kapitole 2.3. Tyto body vycházejí z montážních výkresů krytek uvedených v přílohách číslo 01 a 02. Pro mazání je použita technologie firmy LubTec. Mazací soustava sestává z dopravního sudového čerpadla, regulátoru tlaku, objemového čítače a dávkovacího ventilu. Celá soustava je ovládána řídicí jednotkou. Schematická funkce mazací soustavy je naznačena na obrázku č. 31. [01] Jsou zvoleny takové prvky mazací soustavy, které umožňují práci v automatickém režimu. Proces mazání je ovládán řídicím systémem celého pracoviště, tím je Siemens Simatic S7 300. Pro aplikaci maziva je třeba komunikace řídicího systému PLC a řídicího systému robotu. Tato zařízení si mezi sebou vyměňují informace o poloze efektoru a o průběhu mazaní. Obr. č. 31 Mazací soustava. [01]

Str. 27 5.7.3 Dopravní sudové čerpadlo Dopravní čerpadlo, zobrazené na obrázku č. 32, čerpá mazivo přímo z originálního zásobníku a vytváří potřebný tlak pro průchod maziva systémem. Čerpadlo je poháněno pneumaticky a pracuje na principu dvojitě působícího pístu. Tato konstrukce umožňuje dopravovat materiál o viskozitě až do 1 kpas. [01] Dvě zdvihací pístnice umístěné na stranách zařízení vyvíjejí nezbytný tlak na membránu, která tlačí dopravovaný materiál k pístu čerpadla. Umožňují také pohyb čerpadla při výměně zásobníku. [01] Čerpadlo pracuje s převodovým poměrem 25 : 1, což je poměr mezi tlakem dopravovaného materiálu a vstupním tlakem vzduchu. Při tlaku vzduchu 0,6 MPa na vstupu, odpovídá výstupní tlak maziva hodnotě 15 Mpa. Mazivo je dopravováno rychlostí 1296 cm³min -1, což zcela dostačuje pro mazání krytky v cyklu 10 s. [01] Pro automatizovaný provoz je čerpadlo vybaveno kontrolou minimálního množství materiálu v zásobníku. Tuto informaci předává do řídicího systému, který tuto situaci hlásí obsluze. [01] Čerpadlo bude stát samostatně v blízkosti výrobního pracoviště. K čerpadlu musí být umožněn přístup tak, aby bylo možné měnit nádobu s mazivem a nastavit pracovní tlak. Zástavbový prostor čerpadla: Základová deska: 680 x 495 mm Výška: 1260-1950 mm v závislosti na zdvihu pístnice [01] Obr. č. 32 Sudové dopravní čerpadlo LUB-80. [01] 5.7.4 Regulátor tlaku a objemový čítač Regulátor tlaku slouží ke zredukování přívodního tlaku materiálu na požadovanou hodnotu pracovního tlaku, který je přiváděn do objemového čítače. V tomto případě je pracovní tlak nastavený na hodnotu 6 MPa, tuto hodnotu ještě kontroluje čidlo, které je umístěno na vstupní hadici před mazacím ventilem. [01] Objemový čítač slouží pro měření objemu procházejícího materiálu. Tuto informaci předává řídicímu systému, který kromě jiného ovládá i výstupní ventil a dopravní čerpadlo. [01]

Str. 28 5.7.5 Dávkovací ventil Dávkovací ventil slouží k dávkování přesně odměřeného množství maziva do konkrétního místa na povrchu součásti. K tomuto účelu je použit dávkovací ventil AXDV-C1 od firmy Abnox, viz obrázek č. 33, který umožňuje objemové dávkování. Dávkovací ventil je ovládán pneumaticky, pomocí 5/2 ventilu. [07] Na dávkovacím ventilu jsou umístěny senzory pro sledování polohy pístu. Umožňují kontrolovat funkci zařízení a tím zvyšují pravděpodobnost, že bude díl správně namazán, to se odráží ve spolehlivosti a produktivitě pracoviště mazání. Elektronický snímač polohy je připojen do drážek tělesa dávkovacího ventilu. Zároveň je koncová pozice mazacího pístu signalizována LED kontrolkou. [07] Tento ventil umožňuje přesné dávkování nepatrného množství maziva. Aplikace maziva je precizní, přesná a čistá při zachování vysoké opakovatelnosti. Dávkované množství je možné nastavovat kontinuálně pomocí šroubu. Dávkovací ventily Abnox jsou vybaveny těsněním s dlouhou životností i při vysokých provozních tlacích. Přípojné komponenty mohou být umístěny v drážkách ventilu, což umožňuje montáž v libovolné poloze. [07] 5.7.6 Kanyla Obr. č. 33 Mazací ventil Abnox AXDV-C1. [07] Na konci dávkovacího ventilu je umístěna dutá jehla, tzv. kanyla. Pro robotické mazání je použita celokovová kanyla od firmy Dopag č. 34. Celokovová kanyla má mnohem vyšší tuhost, než kanyla s plastovým koncem, kterou nabízí firma Abnox. Díky tomu je možné mazat s vyšší přesností. [07] Pro spojení obou částí je nutné vyrobit matici, která by pevně dotáhla kanylu k mazacímu ventilu. Všechny prvky mazací soustavy, kromě řídicího systému jsou dodány firmou LubTec. Obr. č. 34 Celokovová kanyla Dopag. [01]

Str. 29 5.7.7 Provedení mazání na stroji Mazací ventil je ve stroji umístěn ve svislé poloze a připevněn ke svařenci z plechu o tloušťce 1 mm, jak je vidět na obrázku č. 35. Výkres sestavy a rozpiska mazacího ventilu jsou uvedeny v přílohách číslo 13 a 14. Svislé umístění mazacího ventilu minimalizuje přejezdové časy robotu, jelikož krytka robotu není během přesunu mezi jednotlivými operacemi přetáčena. Krytka je odebírána, mazána i paletována v pozici dnem vzhůru. Dopravní pás, jehla mazacího ventilu i horní hrana přepravky jsou umístěné ve stejné výšce a leží na jedné kružnici se středem v ose rotace první osy robota. Při přesunu mezi těmito body je dráha robotu nejrychlejší. Takovýmto způsobem jsou zkracovány přejezdové časy robotu na minimum. Během mazání robot najede s uchopenou krytkou nad mazací ventil tak, aby byl mazací bod přibližně 2 mm nad ústím kanyly mazacího ventilu. V této poloze předá signál řídicímu systému a ten spustí dávkování. Mazivo je tak doslova nastřeleno do požadovaného bodu. Pro ověření namazání bodu se kontroluje, zda byl proveden zdvih pístu mazacího ventilu. Tímto způsobem jsou namazány všechny mazané body dle výkresu vyráběné součásti. Dávka maziva je pevně stanovena (5 mg) a je dávkována najednou - vystřelena. Díky tomu nezůstává v jehle mazacího ventilu mazivo a nedochází ani k žádným odkapům. Mazivo je velice viskózní a po nastřelení na krytku na ní ulpí působením vnitřních sil v kapalině. Obr. č. 35 Sestava mazacího ventilu.

Str. 30 5.8 Výměna přepravek Skupina výměny přepravek je navržena podle již vyrobeného stroje a je dále upravena, dle zkušeností s původním použitím. Skupina je sestavena ze stavebnicového montážního systému Item. Skládá se ze vstupního a výstupního dopravníku a přesouvače přepravek. Skupina výměny přepravek je znázorněna na obrázku č. 36, výkres sestavy a rozpiska výměny přepravek jsou uvedeny v přílohách číslo 15 a 16. Obr. č. 36 Zařízení pro výměnu přepravek. 5.8.1 Přepravka Dle přání zákazníka je použita pro uskladnění namazaných krytek přepravka B2 viz obrázek č. 37. Přepravka je vyrobena z plastu o vnějších rozměrech 300 x 400 x 120 mm, pro zvýšení tuhosti a zjednodušení manipulace je přepravka vyztužena žebrováním. Její vnitřní rozměry jsou 257 x 357 x 118 mm, směrem k vrcholu se přepravka rozšiřuje, její vnitřní objem činí 11,3 l. Je uzpůsobena pro stohování a na spodní straně má lem zajišťující polohu ve stohu. Tohoto lemu je využito při manipulaci a přepravka je za něj držena a ustavována v manipulátoru přepravek. Obr. č. 37 Přepravka B2. V základní pozici je přepravka fixována ve stavěcích kamenech. Robot ukládá namazané krytky do přepravky v matici 3 x 5, jak je znázorněno na obrázku č. 38. Po narovnání jedné vrstvy je vložen proklad a robot rovná další vrstvu ve stejné matici. Do přepravky jsou takto naskládány čtyři vrstvy krytek.

Str. 31 Obr. č. 38 Uspořádání krytek v přepravce. 5.8.2 Vstupní a výstupní dopravník Oba dopravníky jsou umístěny vně robotického pracoviště. Jsou sestaveny z profilů 8 40x40 E stavebnicového montážního systému Item, jak je vidět na obrázku č. 39. Na tomto obrázku vlevo jsou dopravníky uzpůsobeny k připevnění na základní desku rámu pracoviště a také jsou spojeny s krytováním. Dopravníky jsou ustaveny na stavěcích nohách 40 M8x60 Item, které umožňují výškové vyrovnání. Oba dopravníky fungují na principu gravitačního skluzu. Pro snížení tření jsou použity válečkové lišty s nákolkem od firmy Alutec. Vstupní skluz je vybaven dvěma pneumatickými zarážkovými válci STA-20-15-P-A od firmy Festo, které zajišťují spodní dvě přepravky proti pohybu. Díky tomu netlačí další přepravky svojí vahou na přepravku v přesouvači a umožňují tak její snadnou manipulaci. Na konci dráhy výstupního dopravníku jsou umístěny tlumiče nárazu YSR-8-8-C od firmy Festo. Tyto tlumiče slouží k utlumení nárazu přepravky a díky nim nedochází ke sklepání narovnaných krytek k jedné straně. Kapacita každého stojanu je 6 přepravek. Obr. č. 39 Vstupní a výstupní dopravník přepravek.

Str. 32 5.8.3 Přesouvač Přesouvač je rozkreslen na obrázcích č. 40 a č. 41 a slouží k výměně plných přepravek za prázdné a k pevnému ustavení přepravky během manipulace. Skupina přesouvače je umístěna uvnitř robotického pracoviště a je připevněna na základní desku. Stejně jako vstupní a výstupní dopravníky je i přesouvač sestaven z profilů Item 8 40x40 E a obsahuje stejné válečkové lišty s nákolkem Alutec. Dále je zde použito valivé vedení C vedení 6 od firmy Item, které umožňuje pohyb přesuvné šablony ve vodorovné ose. Pohyb v této ose zajišťuje pneumatický válec DNCB-32-460-PPV-A od firmy Festo, který je na obrázcích č. 40 a č. 41 umístěn vpravo. Přesuvná šablona je sestavena ze dvou pásů, na kterých jsou umístěny kameny pro ustavení přepravky, na obrázku č. 40 jsou vidět oba pásy. Tyto pásy jsou k sobě připojeny profilovou tyčí, na které je uchycena pístnice pneumatického válce, jak je znázorněno na obrázku č. 41. Dva pneumatické válce DNCB-32-50-PPV-A Festo, které jsou umístěny svisle a jsou pevně spojeny se základní deskou. Tyto válce slouží pro pohyb levého a pravého vyhazovače. Tyto vyhazovače jsou vedeny v drážce profilu za pomoci kladek 8 od firmy Item. Na obrázku č. 41 je levý vyhazovač v horní poloze a pravý je zasunutý. Pneumatický válec je k vyhazovačům připojen excentricky proto, aby byl umožněn pohyb přesuvné šablony. Obr. č. 40 Přesouvač přepravek. Obr. č. 41 Řez přesouvačem přepravek.

Str. 33 Způsob přesouvání přepravek ve stroji je ukázán na obrázku č. 42. Pozice 1 je základní poloha přesouvače. První zarážkový válec drží přepravku ve vstupním dopravníku. Levý svislý pneumatický válec je vysunut, válečkové lišty levého vyhazovače plynule navazují na válečkové lišty vstupního dopravníku. Pravý svislý válec je zasunut a šablona přesouvače je vpravo. V prvním kroku je uvolněn první zarážkový válec a přepravka sjede na válečkovou lištu levého přesouvače, jak je vidět na obrázku č. 42, pozice 2. Druhý zarážkový válec zůstává zablokován. Zároveň přejede přesuvná šablona do levé pozice pod přepravku. V dalším kroku se levý svislý pneumatický válec zasune. Díky tomu přepravka zapadne do kamenů přesuvné šablony, jak je vidět v pozici 3. Zároveň s tímto krokem se zasune druhý zarážkový válec, v pozici 2 označen červeně, a přepravky ve vstupním zásobníku popojedou o jednu pozici. První zarážkový válec je zde zablokován. Na pozici číslo 4 je přepravka přesunuta doprava, do výchozí pozice. V této pozici probíhá paletizace. Během paletizace je levý svislý válec vysunut. Poté je první zarážkový válec je uvolněn a přepravka sjede na válečkovou lištu levého přesouvače a zůstane tam připravena do další výměny. Vysunutí plné přepravky je znázorněno na pozici číslo 5. Pravý svislý pneumatický válec je vysunut. Tím se přepravka nadzvedne ze šablony a působením gravitační síly sjede na výstupní dopravník. Poté se celý cyklus opakuje od pozice 2, jelikož je další přepravka již připravena na levém svislém pneumatickém válci. 1 2 3 4 5 Obr. č. 42 Přesouvání přepravky B2.

Str. 34 5.9 Manipulátor prokladů Manipulátor prokladů, znázorněn na obrázku č. 43, přenáší proklady ze zásobníku prokladů do přepravky ustavené v základní pozici. Vždy je položen první proklad na dno, a další proklady jsou umisťovány po vyrovnání každého celého patra, kromě posledního. Horní patro zůstává nezakryté. Pro vyrovnání jedné přepravky se použijí čtyři proklady. Proklad je do přepravky shozen z výšky 5 mm pod hranou přepravky. Sestava manipulátoru je upevněna na rámu robotického pracoviště. Výkres sestavy a rozpiska manipulátoru prokladů jsou uvedeny v přílohách číslo 17 a 18. Manipulační pohyby v osách Z a Y konají dva pneumatické válce s vlastním vedením od firmy Festo. V třetím směru (X) je umožněn posuv zásobníku prokladů. Tento pohyb je pouze ruční a slouží k doplnění prokladů do zásobníku. Obr. č. 43 Manipulátor prokladů v souvislosti s krytováním. 5.9.1 Proklad Jako proklad se používá tvrzený papír (celulóza) o rozměrech 250 x 340 x 0,6 mm. V jedné dávce je 50 kusů prokladů, což odpovídá výšce 30 mm. Při počtu 4 prokladů na jednu vrstvu je možné na jednu dávku prokladů naplnit více než 12 přepravek.

Str. 35 5.9.2 Podtlakové prvky Proklad je uchopen a přemístěn pomocí přísavek. Potřebný podtlak vytváří ejektor, který musí být umístěn co nejblíže k přísavce, aby byl objem odsátého vzduchu minimální. Přísavky umožňují uchopení právě jedné desky prokladu. Je použita sestava přísavky ESG-20-SU- HCL-QS od firmy Festo, vykreslené na obrázku č. 44. Tato sestava obsahuje přísavku o průměru 20 mm a odpružený nástavec, který dovoluje propružení až 30 mm. Díky tomu není nutné odměřovat výšku odebraných prokladů. Na proklad najíždí přísavka tak dlouho, dokud řídicí jednotka nedostane signál o uchopení prokladu. Následně se přepne přepouštěcí ventil a uchycený proklad je vyzvednut ze zásobníku. Výpočet síly potřebné k odtržení přísavky od prokladu je uveden v příloze číslo 21. [08] Obr. č. 44 Sestava přísavky s pružným nástavcem ESG-20-SU-HCL-QS. [08] Na konzole první osy je umístěn ejektor VN-10-L-T3-PQ2-VQ2-RO1-M od firmy Festo viz obrázek č. 45, který vytváří potřebný podtlak. Součástí tohoto ejektoru je i senzor dosažení podtlaku, který signalizuje, zda byl proklad opravdu uchopen. [08] Obr. č. 45 Ejektor VN-10-L-T3-PQ2-VQ2-RO1-M. [08]

Str. 36 5.9.3 Pneumatické válce Manipulátor prokladů se pohybuje ve dvou osách, svislé ose Z a vodorovné ose Y. V obou osách jsou použity pro pohon pneumatické válce Festo s vlastním vedením. Oba válce dojíždí na koncové polohy, a jsou vybaveny tlumícími prvky dorazech těchto polohách. Pro tyto válce není použito odměřování polohy. Pohyb ve svislé ose zajišťuje válec DFM-12-50-B-P-A-GF, znázorněn na obrázku č. 46. Tento válec má dvě vodicí tyče, které jsou uloženy v kluzném vedení. Toto uspořádání zabraňuje rotaci pístnice válce kolem své osy a slouží jako vedení. Zdvih válce je 50 mm a na obou koncích jsou umístěny pružné tlumící kroužky. Průměr pístnice 12 mm je vypočten z předpokládaného zatížení na konci pístnice, výpočet je uveden v příloze číslo 21. [08] Obr. č. 46 Pneumatický válec řady DFM. [08] Ve vodorovné ose je umístěn bezpístnicový pneumatický válec DGPL-18-460-PPV-A-B-KF-GV-SH s vlastním vedením. Tento válec integruje lineární valivé vedení a pneumatický válec do jednoho konstrukčního celku, jak ukazuje obrázek č. 47. Toto uspořádání je méně náročné na zástavbový prostor, než použití klasického válce s pístnicí. Zdvih válce 460 mm je zvolen dle požadovaného pohybu, přenesení prokladu ze zásobníku do přepravky. Průměr pístu opět vychází z výpočtu, ten je uveden v příloze číslo 21. Válec je na obou koncích vybaven pneumatickým tlumením. [08] 1 tlumení v koncových polohách 2 saně, které jsou pevně spojeny s unášečem 3 krycí pás 4 přívod stlačeného vzduchu 5 píst 6 upevňovací drážka a drážka pro čidla 7 stabilní profil Obr. č. 47 Řez přímočarým pohonem DGPL. [08]

Str. 37 5.9.4 Doplnění prokladů do zásobníku Zásobník prokladů je umístěn na posuvném valivém vedení C vedení 6 Item. Posuv po tomto vedení je pouze ruční, a to zatáhnutím za madlo. Na obrázku č. 48 je zásobník prokladů v doplňovací pozici. V základní pozici není možné proklady doplňovat, jelikož je nad nimi manipulátor prokladů, a také krytování neumožňuje přístup do základní odebírací polohy. Proto je třeba zásobník prokladů vysunout do doplňovací pozice, která je zobrazena na obrázkuč. 48. V místě doplňovací pozice je umístěn pouze odpružený doraz bez zajištění polohy. Jako doraz jsou použity dva odpružené čípky 2206.005 Halder, které jsou upevněny na svařovaných patkách, v obrázku č. 48 jsou zobrazeny zeleně. [03] Obr. č. 48 Poloha pro doplnění prokladů Zajištění v základní pozici je řešeno čepem s kuličkou 2203.005, od firmy Halder, na obrázku č. 49 je umístěn svisle ve střední kostce a zajištěn maticí. Vedle tohoto čepu je pod úhlem 30 umístěn čep s odpruženým čípkem 2206.005 od firmy Halder, který slouží jako tlumič dorazu a zamezuje přejetí základní pozice. Tento čep je proti povolení zajištěn stavěcím šroubem s plochou hlavou, který je našroubován za ním, v závitovém otvoru. [03] Přítomnost prokladů je kontrolována difuzním optickým snímačem BOS 6K-PU-1OC-C-02 od firmy Balluff, umístěným na střední kostce, na obrázku č. 49 je zobrazen vpravo žlutou barvou. Umístění senzoru přímo na zásobník prokladů by nebylo vhodné, jelikož se zásobník pohybuje. Tento snímač umožňuje spínat do vzdálenosti 300 mm a spínací vzdálenost je plynule nastavitelná. Výstup je spínací a připojuje se na napětí 24 V stejnosměrného proudu. [10] Obr. č. 49 Detail Senzoru prokladů a dorazu v základní poloze.

Str. 38 5.10 Krytování Celá buňka je po obvodu ohraničena bezpečnostním vlnitým pletivem R3 20x20 Item zasazeným v hliníkovém stavebnicovém systému Item 40 x 40 E. Na obrázku č. 50 je možné vidět tvar a způsob ohraničení robotického pracoviště. Bezpečnostní pletivo zde pro zjednodušení není vyobrazeno, ale je ve všech otvorech po obvodu. Tento hliníkový rám je usazen na základní desce, která je součástí nosného rámu, popsaném v kapitole 5.1. Pracoviště není nijak zastřešeno a shora je prázdný otvor. Výkres sestavy a rozpiska krytování jsou uvedeny v přílohách číslo 19 a 20. Obr. č. 50 Krytování pracoviště. V přední části je umístěn ovládací panel. Na tomto panelu je umístěno několik tlačítek, včetně STOP tlačítka a dotyková obrazovka SIMATIC TP 177A od firmy Siemens, tato obrazovka je zobrazena na obrázku č. 51. Obr. č. 51 Dotykový panel SIMATIC TP 177A. [09] V místě, kde do robotické buňky vstupují krytky z vibračního dopravníku, je umístěn kryt z nerezového plechu. Tento kryt ze tří stran obepíná výstup vibračního dopravníku, a tak zamezuje přístup do pohyblivých částí stroje. Z druhé strany, kde jsou ke stroji připevněny vstupní a výstupní dopravníky palet, je rozšířeno krytování stroje. Nad těmito dopravníky je krytování vytaženo o 300 mm a obepíná dopravník opět ze tří stran. Tímto opatřením je zamezeno prostrčení ruky mezi pohyblivé části stroje.

Str. 39 Po obvodu je několik dveří, které jsou také vyplněny bezpečnostním pletivem. Všechny tyto dveře jsou vybaveny madly, západkami a snímači uzavření, jak je znázorněno na obrázku č. 52. Západky jsou opět součástí konstrukčního systému Item. Pro kontrolu uzavření dveří jsou použity magnetické snímače PSEN 2.1p-10/PSEN2.1-10/3mm od firmy Pilz. Tyto spínače snímají na vzdálenost 3 mm a jsou napájeny stejnosměrným napětím 24 V. Obr. č. 52 Západky a senzory uzavření dveří. 5.11 Řídicí systém robotické buňky Hlavním nadřazeným řídicím systémem je programovatelný logický automat (PLC) Siemens Simatic S7-300. Tento systém je určen pro řízení automatizačních úloh středního rozsahu. Je navržen jako modulární a poskytuje univerzální automatizační platformu pro systémová řešení, umožňuje řízení pohyblivých částí a bezpečnostních prvků pracoviště. Je vybaven výkonným procesorem a rozhraním Ethernet/profinet, integruje v sobě řadu technologických funkcí a dokáže řešit havarijní stavy. [09] Tento systém ovládá rychlost podávání vibračních dopravníků, spouští pásový dopravník, řídí mazací soustavu a řídí pohyby manipulátoru prokladů a výměny přepravek. Řídicí systém je připojen k dotykovému panelu Siemens SIMATIC TP 177A, který je na obrázku č. 51. Tento panel je jednak informativní, jednak ovládací. Obr. č. 53 PLC Siemens Simatic S7-300. [09] Řídicí systém robota je podřízen hlavnímu řídicímu systému, kterým je PLC. Z hlavního systému získává robot všechny potřebné informace. Pro řízení robota jsou důležité především informace o pozici a natočení krytky, zda byla krytka uchopena a zda bylo provedeno namazání bodu. Robot naopak posílá do PLC požadavek na spuštění mazacího ventilu a informuje nadřazený řídicí systém o dokončení pracovních cyklů a paletizace.

Str. 40 Na obrázku č. 54 je schématicky naznačen způsob řízení celého pracoviště. Většina periferií celého robotického pracoviště je řízena pomocí nadřazeného systému, kterým je PLC. Jak je patrné z obrázku č. 54, robot řídí pouze koncový efektor. Informace ze senzorů jednotlivých skupin jsou vedeny do PLC a odtud poskytovány řídicímu systému robota, pokud je potřebuje. Oba řídicí systémy jsou spolu propojeny a pracují v těsné vazbě. Obr. č. 54 Schéma řízení pracoviště. 6 Bezpečnost pracoviště Celé pracoviště je navrženo s ohledem na bezpečnost práce. Jsou zde použity aktivní i pasivní prvky bezpečnosti. Zařízení odpovídá nařízením vlády ČR č. 17/2003 Sb., č. 176/2008 Sb. A č. 616/2006Sb. Základním bezpečnostním prvkem je krytování stroje, které je popsáno v kapitole 5.10. Na všech vstupních dveřích jsou umístěny magnetické snímače polohy, které hlídají uzavření všech dveří. Stroj je vybaven hlavním vypínačem na elektrickém rozvaděči a nouzovým vypínačem, který je umístěn na ovládacím panelu. Řídicí systém PLC je vybaven softwarovou ochranou proti vstupu nepovolané obsluhy. Obsluha má k dispozici pouze spouštění jednotlivých pracovních programů. Seřizovací a jiné servisní práce může provádět pouze servisní technik. Všechny vyráběné i nakupované součásti, především v místech, kam má obsluha přístup, mají sražené hrany, aby nemohlo dojít k poranění při kontaktu s nimi.